專(zhuān)利名稱(chēng)：一種混合冷卻激光二極管泵浦板條增益模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種采用循環(huán)冷卻液直接冷卻和熱傳導(dǎo)兩種冷卻方式的激光二極 管泵浦板條增益模塊，屬激光技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
激光二極管泵浦板條激光器是目前獲得高功率、高光束質(zhì)量激光輸出的一種 主要方式。根據(jù)不同的泵浦方式，板條激光器分為端面泵浦、側(cè)面泵浦和大面泵 浦三種結(jié)構(gòu)。由于板條增益介質(zhì)的幾何形狀(厚度遠(yuǎn)小于其他兩個(gè)方向的尺寸)， 通常采用兩個(gè)大表面作為冷卻面以獲得好的冷卻效果，從而實(shí)現(xiàn)高功率的激光輸 出。因此，在板條激光器中較多的采用端面或側(cè)面泵浦方式來(lái)實(shí)現(xiàn)通光面和冷卻 面的分離，簡(jiǎn)化激光器結(jié)構(gòu)。但是由于端面和側(cè)面的面積相比于大面要小，不利 于注入高的泵浦光率，同時(shí)增益介質(zhì)對(duì)泵浦光的指數(shù)吸收使的增益介質(zhì)端面附近 的熱效應(yīng)比較嚴(yán)重，不利于激光器的功率升級(jí)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在提出一種激光二極管大面泵浦的循環(huán)水和熱傳導(dǎo)兩種冷卻方式 相結(jié)合的板條增益模塊。該模塊可以結(jié)合腔鏡構(gòu)成激光振蕩器或者放大器，實(shí)現(xiàn) 高功率、高光束質(zhì)量的激光輸出，達(dá)到激光器功率升級(jí)的目的。'本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的混合冷卻激光二極管泵浦板條增益模塊(見(jiàn)圖1)，包括泵浦光、 聚光腔、玻璃窗口、循環(huán)冷卻液、板條增益介質(zhì)、熱沉六個(gè)部分，組成關(guān)系為 板條增益介質(zhì)的一個(gè)大面用金屬焊接或是光膠等方式固定在熱沉上，利用水循環(huán) 裝置對(duì)熱沉進(jìn)行冷卻，增益介質(zhì)接觸熱沉的表面鍍金將泵浦光反射回增益介質(zhì)內(nèi) 部；另一個(gè)大面利用循環(huán)冷卻液直接進(jìn)行冷卻。增益介質(zhì)表面的玻璃窗口和聚光腔可以使泵浦光以很小的損耗均勻的注入到增益介質(zhì)的表面。所述的增益模塊中的增益介質(zhì)為激光晶體或陶瓷，厚度為1 5 mm，寬度 20 100mm，長(zhǎng)度10 40mm。
光振蕩器和激光放大器。由激光二極管產(chǎn)生的泵浦光通過(guò)聚光腔和玻璃窗口入射到增益介質(zhì)大表面， 泵浦光入射面釆用循環(huán)冷卻液直接冷卻，接觸熱沉一面采用熱傳導(dǎo)冷卻，實(shí)現(xiàn)了 混合冷卻結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用循環(huán)冷卻液直接冷卻和熱傳導(dǎo)兩種冷卻方式相結(jié)合可 以獲得比單一熱傳導(dǎo)更好的冷卻效果，同時(shí)大面泵浦的泵浦方式能夠減小增益介質(zhì)熱效應(yīng)的影響和增大泵浦光的分布面積，從而注入更多的泵浦功率，結(jié)合諧振 腔鏡可構(gòu)成激光振蕩器和放大器，實(shí)現(xiàn)高功率高光束質(zhì)量的激光輸出。


圖1為混合冷卻激光二極管泵浦板條增益模塊結(jié)構(gòu)圖； 圖2為混合冷卻激光二極管泵浦負(fù)支混合腔板條激光器結(jié)^J"圖； 圖3為混合冷卻激光二極管泵浦正支混合腔板條激光器結(jié)構(gòu)圖； 圖4為混合冷卻激光二極管泵浦平凹穩(wěn)定腔板條激光器結(jié)構(gòu)圖； 圖5為混合冷卻激光二極管泵浦板條混合腔放大器結(jié)構(gòu)圖；其中1—泵浦光、2—聚光腔、3—玻璃窗口、 4一循環(huán)冷卻液、5—板條增益介質(zhì)、6—熱沉、7—凹球面輸入鏡、8—凹球面輸出鏡、9一振蕩器輸出激光、 10—凸柱面輸出鏡、ll一平面輸出鏡、12—放大器信號(hào)光、13—放大器輸出激光。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，其中l(wèi)-7為本發(fā)明在激光振 蕩器中的應(yīng)用實(shí)例，8為本發(fā)明在激光放大器中的應(yīng)用實(shí)例。本發(fā)明的混合冷卻激光二極管泵浦板條增益模塊，板條增益介質(zhì)5的一個(gè)大 面用金屬焊接或是光膠等方式固定在熱沉6上，利用水循環(huán)裝置對(duì)熱沉進(jìn)行冷 卻，增益介質(zhì)接觸熱沉的表面鍍金將泵浦光1反射回增益介質(zhì)內(nèi)部；另一個(gè)大面 利用循環(huán)冷卻液4直接進(jìn)行冷卻。增益介質(zhì)表面的玻璃窗口 3和聚光腔2可以使 泵浦光以很小的損耗均勻的注入到增益介質(zhì)的表面。以下實(shí)施例中增益模塊均采 用上述結(jié)構(gòu)。實(shí)施例l板條增益介質(zhì)5的尺寸為20mmxl0mmxlmm，調(diào)整凹球面輸入鏡7、輸出 鏡8如圖2所示的位置。接觸熱沉6的一面(20mmxl0mm)鍍金，輸入鏡7為凹 球面鏡，曲率半徑為500mm;輸出鏡8為凹球面鏡，曲率半徑為350mm,調(diào)整 輸入鏡7、輸出鏡8位置可以獲得高功率、高光束質(zhì)量激光輸出9。實(shí)施例2板條增益介質(zhì)5的尺寸為20mmxl0mmxlmm，調(diào)整凹球面輸入鏡7、輸出 鏡10如圖3所示的位置。接觸熱沉6的一面(20mmxl0mm)鍍金，輸入鏡7為凹 球面鏡，曲率半徑為500mm;輸出鏡IO為凸柱鏡，曲率半徑為-350mm,調(diào)整輸 入鏡7、輸出鏡IO位置可以獲得高功率、高光束質(zhì)量激光輸出9。實(shí)施例3采用尺寸為20mmxl0mmxlmm的板條增益介質(zhì)5，調(diào)整凹球面輸入鏡7、 平面輸出鏡11如圖4所示的位置。腔長(zhǎng)為80mm。增益介質(zhì)5接觸熱沉6的一 面(20mmxl0mm)鍍金，輸入鏡7為凹球面鏡，曲率半徑為500mm;輸出鏡13對(duì) 振蕩激光的透過(guò)率T=15%，可以獲得高功率一維平頂激光輸出9。實(shí)施例4采用尺寸為100mmx40mmx5mm的板條增益介質(zhì)5，調(diào)整凹球面輸入鏡7、 輸出鏡10如圖5所示的位置。接觸熱沉6的一面(100mmx40mm)鍍金，輸入鏡7 為凹球面鏡，曲率半徑為500mm;輸出鏡10為凸柱面鏡，曲率半徑為-350mm。 信號(hào)光12從增益介質(zhì)5的一端入射，在輸入鏡7和輸出鏡10構(gòu)成的諧振腔內(nèi)反 復(fù)傳播獲得功率放大，從而形成高功率激光輸出13。以上所述的具體描述，是對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一 歩詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于 限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同 替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種混合冷卻激光二極管泵浦板條增益模塊，包括泵浦光(1)、聚光腔(2)、玻璃窗口(3)、循環(huán)冷卻液(4)、板條增益介質(zhì)(5)、熱沉(6)、六個(gè)部分，其特征在于采用混合冷卻方式，即將板條增益介質(zhì)的一個(gè)大面用金屬焊接或是光膠等方式固定在熱沉上，利用水循環(huán)裝置對(duì)熱沉進(jìn)行冷卻，增益介質(zhì)接觸熱沉的表面鍍金將泵浦光反射回增益介質(zhì)內(nèi)部，以保證對(duì)泵浦光的充分吸收；另一個(gè)大面利用循環(huán)冷卻液直接進(jìn)行冷卻。
2、 如權(quán)利1所述的混合冷卻激光二極管泵浦板條增益模塊，其特征在于 所述增益介質(zhì)為激光晶體或陶瓷，厚度為1 5mm，寬度20 100mm，長(zhǎng)度10 40mm。
3、 如權(quán)利1所述的混合冷卻激光二極管泵浦板條增益模塊，其特征在于 用于激光振蕩器和激光放大器。
全文摘要
本發(fā)明是一種混合冷卻激光二極管泵浦板條增益模塊，屬激光技術(shù)領(lǐng)域。板條增益介質(zhì)的一個(gè)大面用金屬焊接或是光膠等方式固定在熱沉上，利用水循環(huán)裝置對(duì)熱沉進(jìn)行冷卻，增益介質(zhì)接觸熱沉的表面鍍金將泵浦光反射回增益介質(zhì)內(nèi)部，以保證對(duì)泵浦光的充分吸收；另一個(gè)大面利用循環(huán)冷卻液直接進(jìn)行冷卻。所述增益介質(zhì)為激光晶體或陶瓷，厚度為1～5mm，寬度20～100mm，長(zhǎng)度10～40mm。該增益模塊用于激光振蕩器和激光放大器。采用循環(huán)冷卻液直接冷卻和熱傳導(dǎo)兩種冷卻方式相結(jié)合可以獲得比單一熱傳導(dǎo)更好的冷卻效果，同時(shí)大面泵浦的泵浦方式能夠減小增益介質(zhì)熱效應(yīng)的影響和增大泵浦光的分布面積，從而注入更多的泵浦功率，結(jié)合混合腔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高功率高光束質(zhì)量的激光輸出。
文檔編號(hào)H01S3/0941GK101604813SQ20091008920
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月13日
發(fā)明者張恒利, 靜 李, 鑫 林, 沙鵬飛, 辛建國(guó), 瑩 閆 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)